[發明專利]一種月球軌道交會對接超近距離測量用合作目標標志器

有效

• 申請號: 201611154308.7
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106767843B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 趙春暉;鄭巖;史廣青;劉啟海;華寶成;龔德鑄;郭紹剛;劉魯
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01C15/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發明一種月球軌道交會對接超近距離測量用合作目標標志器。提出了一種基于均勻后向反射標志的合作目標設計，其包括6個反光標志，它們按照設計好的空間幾何拓撲構型安裝在一個圓盤型支架上；每個反光標志包括玻璃微珠面板、窄帶濾光片、抗輻射玻璃、殼體。這種合作目標標志器具有反射效率高、反光均勻性好、光能量穩定性高、抗雜光干擾能力強、體積小、重量輕的優點，它解決了常規的合作目標在超近距離時反射效率低、反光均勻性下降造成系統測量精度下降、測量可靠性降低的不足，適合用在交會對接超近距離高精度測量場合。

技術領域

本發明涉及一種月球軌道交會對接超近距離測量用合作目標標志器，應用于空間交會對接視覺測量的超近距離合作目標設計。

背景技術

月球軌道交會對接是實施月球探測工程的關鍵技環節。月球探測器在月球表面完成月面行走巡視、月球探測、月壤取樣后，將從月球表面起飛，上升到環繞月球軌道，與駐留在該軌道上的月球返回飛行器交會對接，組合在一起，返回地球。在兩飛行器距離從150米到對接完成過程中，交會對接視覺測量系統是唯一能夠同時提供位置和姿態六自由度測量信息的設備，是交會對接的關鍵設備。

交會對接視覺測量系統由安裝在月球探測器上的視覺測量相機和安裝在月球返回飛行器上的合作目標組成，通過視覺測量相機對合作目標成像與圖像處理，可以獲得視覺測量相機相對于合作目標的相對位置和相對速度、相對姿態角和相對姿態角速度，從而為兩飛行器交會對接提供相對導航信息。

在月球探測器與月球返回飛行器交會對接過程中，隨著交會對接距離的接近，對視覺測量系統精度要求也越高，其中在1米到0.3米位置測量精度達到了毫米級，姿態測量精度達到角分級。測量精度合作目標的性能直接相關。

為了實現超近距離高精度測量性能，提出了一種基于均勻后向反射標志的合作目標設計，具有反射光均勻性好、光能量穩定性高、反射效率高、抗雜光干擾能力強的優點，它解決了常規的合作目標在近距離時反射效率低、反光均勻性下降造成系統測量精度下降、測量可靠性降低的不足，適合用在交會對接近距離高精度測量場合。

文獻如下：

[1]張海峰，程志恩，李樸等，激光雷達合作目標設計及其在空間交會對接中的應用，紅外與激光工程，2015年第4卷第9期

[2]Chang,C.-C.；Su,M.-C.；Yang,Y.-C.；Tsai,J.-c.Design,Fabrication,andCharacterization of Tunable Cat's Eye Retroreflector Arrays as OpticalIdentification Tags.JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL.32,NO.3,FEBRUARY 1,2014

文獻情況：

文獻[1]利用角反射器把入射光束按照入射方向原路反射回去的機理，通過多個角反射器以一定的幾何構型組合在一起，為視覺測量系統提供合作目標；該文中采用多個角反射器密接形成合作目標，體積大，可以實現單個回光標志組成的合作目標，但無法實現超近距離時對合作目標提出的微小尺寸、高均勻性的需要；

文獻[2]提出了采用貓眼透鏡形成合作目標，同樣存在超近距離時回光不均勻、體積大的問題，可以用于遠距離時單個回光標志組成的合作目標的場合，但不能滿足超近距離時，多個回光標志組成的微小尺寸合作目標應用場合。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種月球軌道交會對接高精度超近距離測量用合作目標設計，有效解決了超近距離合作目標回光均勻性、回光效率、微小型化以及視覺容錯問題，解決了交會對接視覺測量系統在超近距離測量合作目標回光均勻性差、回光效率低造成的測量精度低問題，以及超近距離要求微小型合作目標的設計要求。